可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼的製作方法

2023-06-04 03:49:41

可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，涉及半導體封裝用器件技術領域。外殼包括陶瓷件、封口環和金屬蓋板，陶瓷件的背面設有背面接地金屬圖形，背面接地金屬圖形上設有若干個向外突出的接地端子，接地端子之間設有射頻信號傳輸焊盤，正面接地金屬圖形與背面接地金屬圖形通過內部或外部金屬化互連孔互連，正面的接地線與背面接地金屬圖形通過內部或外部的金屬化互連孔進行互聯，射頻信號傳輸線通過單獨的外部或外部與內部相結合的金屬化互連孔與射頻信號傳輸焊盤互聯。外殼的回波損耗和插入損耗低，帶內平坦度好，無諧振點並可實現平行縫焊封口方式，降低了封口工藝難度和成本，保證了高可靠性和高氣密性，有利於批量化應用。
【專利說明】
可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼
技術領域
[0001]本實用新型涉及半導體封裝用器件技術領域，尤其涉及一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼。
【背景技術】
[0002]隨著現代無線通訊技術的發展，要求微波射頻系統向著更高頻、更高速、更寬頻帶發展，因此作為微波射頻系統核心器件的MMIC及其封裝技術也迎來了新的挑戰。理想的MMIC封裝外殼不僅要求具有牢固的機械結構，使電路受到保護而不暴露於外部環境中，而且要保證微波信號及電信號的完整性、接地的充分性等。對於大功率的MMIC，封裝外殼還要保證良好的散熱能力。
[0003]傳統的陶瓷四邊無引線扁平外殼射頻性能未完全覆蓋X波段，且回波損耗隨頻率惡化快，帶內諧振點難消除；另外這種結構的外殼陶瓷壁較窄，只能採用合金焊料熔封方式封口，這種封口方式工藝複雜，成本高，導致集成電路的成本較高，不利於外殼陶瓷封裝成本的持續降低。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，射頻性能完全覆蓋Ku波段，回波損耗和插入損耗低，帶內平坦度好，無諧振點並可實現平行縫焊封口方式，降低了封口工藝難度和成本，提高了生產效率，保證了高可靠性和高氣密性，有利於批量化應用。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是:一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，包括陶瓷件、封口環和金屬蓋板，所述陶瓷件為上端開口的容器狀結構，所述金屬蓋板通過所述封口環將所述陶瓷件上端的開口封閉，其特徵在於:所述陶瓷件的上表面為三個連續的從外到內高度逐漸降低的平面，分別為第一至第三平面，第二平面上設有若干條射頻信號傳輸線，所述射頻信號傳輸線的兩側各設有一條接地線，所述接地線位於第一平面和第二平面上，第一平面和第二平面上的接地線通過內部和/或外部金屬化互連孔互連，所述第三平面上設有正面接地金屬圖形，所述陶瓷件的背面設有背面接地金屬圖形，背面接地金屬圖形上設有若干個向外突出的接地端子，所述接地端子之間設有射頻信號傳輸焊盤，正面接地金屬圖形與背面接地金屬圖形通過內部和/或外部金屬化互連孔互連，正面的接地線與背面接地金屬圖形通過內部或外部的金屬化互連孔進行互聯，射頻信號傳輸線通過單獨的外部或外部與內部相結合的金屬化互連孔與射頻信號傳輸焊盤互聯。
[0006]進一步的技術方案在於:所述射頻信號傳輸線位於所述第二平面上並沿所述第二平面貫穿所述陶瓷件至所述陶瓷件的外側，射頻信號傳輸線通過位於所述陶瓷件側壁上的金屬化互連孔與所述射頻信號傳輸焊盤互聯。
[0007]進一步的技術方案在於:所述接地線的外側端部、接地端子的外側端部以及射頻信號傳輸焊盤的外側端部位於所述陶瓷件的邊沿。
[0008]進一步的技術方案在於:所述陶瓷件為氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷或LTCC。
[0009]進一步的技術方案在於:封口環與陶瓷件之間以及金屬蓋板與封口環之間通過平行縫焊工藝進行焊接。
[0010]進一步的技術方案在於:所述外殼整體為矩形。
[0011 ]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:通過結構優化，側面孔傳輸代替部分內部孔傳輸，增加了內部芯區信號線及信號孔及傳輸孔的排布空間，從而可增加更多的地孔調製RF性能，可實現射頻性能完全覆蓋Ku波段，回波損耗和插入損耗低，帶內平坦度好，無諧振點，有利於集成電路向更高頻、高傳輸速率發展。
[0012]同時，通過結構優化，側面走線代替部分內部實心傳輸孔走線，可在保證優良RF性能的前提下，增加外殼壁厚，從而可實現該種外殼的平行縫焊封口方式，相對於其他封口方式而言，實現平行縫焊大大降低了封口工藝難度和成本，提高了生產效率，保證了高可靠性和高氣密性，有利於進行批量化應用。
【附圖說明】

[0013]圖1是本實用新型所述外殼的俯視結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型所述外殼的半剖結構示意圖；
[0015]圖3是本實用新型所述外殼的仰視結構不意圖；
[0016]圖4是本實用新型所述外殼的製作工藝流程圖；
[0017]其中:1、陶瓷件2、封口環3、第二平面4、射頻信號傳輸線5、接地線6、第一平面7、第三平面8、正面接地金屬圖形9、背面接地金屬圖形10、接地端子11、射頻信號傳輸焊盤12、金屬化互連孔。
【具體實施方式】
[0018]下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]如圖1-3所示，本實用新型公開了一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，包括陶瓷件1、封口環2和金屬蓋板，陶瓷件和封口環採用金屬焊料焊接，金屬蓋板和外殼封口方式為平行縫焊。所述陶瓷件I為上端開口的容器狀結構，陶瓷件、封口環和金屬蓋板構成密封腔體，為內部的集成電路提供氣密環境保護和機械支撐。
[0021]所述陶瓷件I的上表面為三個連續的從外到內高度逐漸降低的平面，分別為第一至第三平面，其中第一平面的高度最高，且該平面為環狀;第二平面的高度比第一平面的高度低，比第三平面的高度高，且該平面為環狀;第三平面的高度最低，該平面為矩形。第二平面3上間隔的設有若干條射頻信號傳輸線4，且射頻信號傳輸線4呈圓周狀設置，每條射頻信號傳輸線4的兩側各設有一條接地線5，所述接地線5位於第一平面6和第二平面3上，第一平面和第二平面上的接地線通過內部和/或外部金屬化互連孔互連。
[0022]所述第三平面7上設有正面接地金屬圖形8，所述陶瓷件I的背面設有背面接地金屬圖形9，正面接地金屬圖形8與背面接地金屬圖形9通過內部或外部金屬化互連孔12互連。背面接地金屬圖形9上設有若干個向外突出的接地端子10，所述接地端子10之間設有射頻信號傳輸焊盤11。正面的接地線5與背面接地金屬圖形9通過內部或外部的金屬化互連孔進行互聯，射頻信號傳輸線4通過單獨的外部或外部與內部相結合的金屬化互連孔12與射頻信號傳輸焊盤11互聯。
[0023]所述射頻信號傳輸線4位於所述第二平面3上並沿所述第二平面3延伸貫穿所述陶瓷件I至所述陶瓷件I的外側，射頻信號傳輸線4通過位於所述陶瓷件I側壁上的金屬化互連孔12與所述射頻信號傳輸焊盤11互聯(此種互聯方式為通過外部的金屬化互連孔互連)。此夕卜，優選的，所述接地線5的外側端部、接地端子10的外側端部以及射頻信號傳輸焊盤11的外側端部位於所述陶瓷件I的邊沿。
[0024]該類外殼的陶瓷件為正方形但不限於正方形，四周排布射頻傳輸的信號通道。陶瓷件背面排布射頻信號傳輸焊盤和大面積接地金屬化區域，兩個面的金屬化圖形通過內部金屬化互連孔相連。每一路射頻傳輸信號通道採用共面波導傳輸形式，增加更多的地孔調製RF性能。
[0025]該類外殼的陶瓷件為氧化鋁陶瓷，但不限於氧化鋁陶瓷，也可是氮化鋁陶瓷、LTCC等陶瓷。採用多層陶瓷工藝技術製作。採用流延工藝製作生瓷片，用機械衝孔或雷射打孔或模具在生瓷片上加工出小孔及所需的腔體，在小孔內填充鎢漿料或鉬漿料，也可採用金、銀、銅等導體漿料，在生瓷片表面用鎢漿料或鉬漿料也可採用金、銀、銅等導體漿料製作金屬化圖形，多層生瓷片壓在一起製作成生瓷陣列，再用切割設備切成單個生瓷件，經過高溫燒成得到陶瓷件。陶瓷件經鍍鎳，與金屬封口環焊接，再進行表面鍍金，製成成品，工藝流程如圖4所示。
[0026]相比傳統的常規陶瓷四邊無引線扁平外殼，該類外殼具有以下顯著優勢:
[0027]通過結構優化，側面孔傳輸代替部分內部孔傳輸，增加了內部芯區信號線及信號孔及傳輸孔的排布空間，從而可增加更多的地孔調製RF性能，可實現射頻性能完全覆蓋Ku波段，回波損耗和插入損耗低，帶內平坦度好，無諧振點，有利於集成電路向更高頻、高傳輸速率發展。
[0028]同時，通過結構優化，側面走線代替部分內部實心傳輸孔走線，可在保證優良RF性能的前提下，增加外殼壁厚，從而可實現該種外殼的平行縫焊封口方式，相對於其他封口方式而言，實現平行縫焊大大降低了封口工藝難度和成本，提高了生產效率，保證了高可靠性和高氣密性，有利於進行批量化應用。
【主權項】
1.一種可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，包括陶瓷件(I)、封口環(2)和金屬蓋板，所述陶瓷件(I)為上端開口的容器狀結構，所述金屬蓋板通過所述封口環(2)將所述陶瓷件(I)上端的開口封閉，其特徵在於:所述陶瓷件(I)的上表面為三個連續的從外到內高度逐漸降低的平面，分別為第一至第三平面，第二平面(3)上設有若干條射頻信號傳輸線(4)，所述射頻信號傳輸線(4)的兩側各設有一條接地線(5)，所述接地線(5)位於第一平面(6)和第二平面(3)上，第一平面和第二平面上的接地線通過內部和/或外部金屬化互連孔互連，所述第三平面(7)上設有正面接地金屬圖形(8)，所述陶瓷件(I)的背面設有背面接地金屬圖形(9)，背面接地金屬圖形(9)上設有若干個向外突出的接地端子(10)，所述接地端子(10)之間設有射頻信號傳輸焊盤(11)，正面接地金屬圖形(8)與背面接地金屬圖形(9)通過內部和/或外部金屬化互連孔(12)互連，正面的接地線(5)與背面接地金屬圖形(9)通過內部或外部的金屬化互連孔進行互聯，射頻信號傳輸線(4)通過單獨的外部或外部與內部相結合的金屬化互連孔(12)與射頻信號傳輸焊盤(11)互聯。2.如權利要求1所述的可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，其特徵在於:所述射頻信號傳輸線(4)位於所述第二平面(3)上並沿所述第二平面(3)延伸貫穿所述陶瓷件(I)至所述陶瓷件(I)的外側，射頻信號傳輸線(4)通過位於所述陶瓷件(I)側壁上的金屬化互連孔(12)與所述射頻信號傳輸焊盤(11)互聯。3.如權利要求1所述的可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，其特徵在於:所述接地線(5)的外側端部、接地端子(10)的外側端部以及射頻信號傳輸焊盤(11)的外側端部位於所述陶瓷件(I)的邊沿。4.如權利要求1所述的可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，其特徵在於:所述陶瓷件(I)為氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷或LTCC。5.如權利要求1所述的可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，其特徵在於:封口環(2)與陶瓷件(I)之間以及金屬蓋板與封口環(2)之間通過平行縫焊工藝進行焊接。6.如權利要求1所述的可平行縫焊的高頻高速陶瓷無引線外殼，其特徵在於:所述外殼整體為矩形。
【文檔編號】H01L23/047GK205723494SQ201620674385
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】喬志壯, 劉林傑, 鄭欣
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所